DE112004002253T5

DE112004002253T5 - Mit einem Antriebs-Abhängigen, austauschbaren Kupplungselement versehenes Rad

Info

Publication number: DE112004002253T5
Application number: DE112004002253T
Authority: DE
Inventors: Johan Vrielink
Original assignee: Giant Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Giant Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2004-10-19
Publication date: 2008-03-06
Also published as: US20070222275A1; WO2005051681A1; CN100429088C; CN1886270A; NL1024864C1; JP2007512180A

Abstract

Rad, enthaltend einen hohlen Mittelkörper, in dem ein Kupplungselement zum Kuppeln an eine Radachse und an den Mittelkörper vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement ein Kupplungselement ist, das in Abhängigkeit von der Tatsache austauschbar ist, ob die Radachse eine angetriebene Achse ist oder nicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rad, das einen hohlen Mittelkörper aufweist, in dem ein Kupplungselement zur Kupplungsverbindung mit einer Radachse und mit dem Mittelkörper vorhanden ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein mit mindestens einem derartigen Rad versehenes Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Antrieb des Rades.
Ein derartiges Rad ist aus der EP-0 520 942 bekannt. Das bekannte Rad hat einen hohlen Mittelkörper, der über Speichen mit der Radfelge verbunden ist, um die ein Reifen verläuft. In dem Mittelkörper ist eine Radachse vorhanden, die über ein mit abnehmbaren Lagern ausgerüstetes Kupplungselement drehbar an ein in dem Mittelkörper angeordnetes Radgehäuse gekuppelt ist. Das Rad ist schüsselförmig und wird mittels eines Hilfsmotors angetrieben, der in dem Raum untergebracht werden kann, der durch die schüsselförmige Ausführung des Rades geschaffen wird.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein universell einsetzbares Rad zur Verwendung in einem Fahrzeug zu schaffen, bei dem es sich um ein angetriebenes oder nicht angetriebenes Rad handeln kann.
Erfindungsgemäß ist das Rad zu diesem Zweck dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement ein Kupplungselement ist, das in Abhängigkeit von der Tatsache austauschbar ist, ob die Radachse eine angetriebene Achse ist oder nicht.
Das in Anspruch 15 definierte Fahrzeug hat das gleiche kennzeichnende Merkmal.
Das erfindungsgemäße Rad hat den Vorteil, dass ein und dasselbe Rad als ein angetriebenes Rad, aber auch als nicht angetriebenes Rad in einem jeweiligen Fahrzeug verwendet werden kann, indem das Kupplungselement ausgetauscht wird. Das hat zur Folge, dass das Rad vorteilhaft als ein Vorderrad, aber auch als ein Hinterrad verwendet werden kann, nachdem die Antriebskraft – bei einem Fahrrad gewöhnlich von einer Person erzeugt, oder durch einen Motor – auf die Radachse und über das verwendete Kupplungselement auf das Rad übertragen wird. Damit ist das Rad zur Verwendung in einem Fahrrad, einem Liegerad, einem Mountainbike, aber auch in einem Fahrradanhänger, einem Velomobil, einem Fahrrad mit Handantrieb, einem Rollstuhl oder einem anderen vergleichbaren Mobilitätsprodukt, das einen menschlichen oder maschinellen Antrieb hat, geeignet.
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rades ist dadurch gekennzeichnet, dass das Rad im Fall eines über die Radachse angetriebenen Rades einen Einsatz als Kupplungselement enthält, während das Rad im Fall eines nicht über die Radachse angetriebenen Rades ein Achslager als Kupplungselement enthält.
Indem der Einsatz gegen das Achslager ausgetauscht wird, wird das Rad von einem angetriebenen Rad – gewöhnlich, jedoch nicht unbedingt ein Hinterrad – in ein nicht angetriebenes Rad – gewöhnlich, jedoch nicht unbedingt ein Vorderrad – und umgekehrt umgewandelt.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rades ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelkörper mit einer inneren Kupplungseinrichtung versehen ist, um eine drehbare oder starre Kupplung mit der Radachse zu schaffen.
Das Rad kann ferner dadurch gekennzeichnet sein, dass es ein Gehäuse enthält, das mit dem Mittelkörper durch eine erste Kupplungseinrichtung in nicht drehbarer Weise verbunden ist, und dadurch, dass das Kupplungselement mit dem Gehäuse durch eine zweite Kupplungseinrichtung verbunden ist.
Vorzugsweise werden einfache Zähne oder Keilwellenprofile, die ein rasches wechselseitiges Abnehmen erlauben, als die Kupplungseinrichtung verwendet.
Eine Bremse für das Rad wird vorteilhafterweise in weiteren Ausführungsformen eingeführt, welche Bremse in ein Gehäuse in dem hohlen Mittelkörper in kompakter Weise eingebaut sein kann. Eine Trommelbremse, die Bremsbacken und eine Bremsankerplatte aufweist, ist für diesen Zweck sehr geeignet.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Rades ist dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelkörper, das Kupplungselement, das heißt das Achslager oder der Einsatz, das Gehäuse und gegebenenfalls die Bremse voneinander lösbar sind und als austauschbare Bauteile konstruiert sind.
Auf diese Weise ist es möglich, eine minimale Anzahl von Radteilen zu verwenden, um so ein größtmögliches Maß der Flexibilität und Universalität zu erzielen. Dies ist auch unter dem Gesichtspunkt der Logistik sehr vorteilhaft.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Achslager als zweireihiges Schrägwälzlager ausgeführt ist.
In diesem Fall ist es sogar ausreichend, sofern erwünscht, eine einseitige Halterung oder Aufhängung für die Radachse zu verwenden, da ein derartiges Lager in der Lage ist, nicht nur Lagerkräfte, sondern auch mechanische Momente aufzunehmen.
Wenn das Rad ferner als ein schalen-(oder schüssel-)förmiges Rad konfiguriert ist, ist es nicht nur möglich, es mit anderen Rädern in raumsparender Weise ineinander zu stapeln, sondern es wird zusätzlich ausreichend Raum innerhalb des Radumfangs geschaffen, um beispielsweise einen Nabenlenkmechanismus oder einen Hilfsmotor aufzunehmen.
Stabile und feste leichtgewichtige Räder werden erzielt, indem das universelle Rad in bekannter Weise mittels eines Thixo-Formungsprozesses (Thixo moulding process) hergestellt wird.
Erfindungsgemäß weist das entsprechende Verfahren gemäß der Erfindung die in Anspruch 16 definierten Merkmale auf.
Das erfindungsgemäße Rad wird nachfolgend im Detail unter Bezug auf die nachstehenden Figuren erläutert, in welchen gleiche Teile durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. In der Zeichnung:
zeigt 1 eine Ausführungsform eines nicht angetriebenen, Lager-montierten Rades gemäß der Erfindung, das ferner mit einer Bremse versehen ist, wobei die Detaildarstellung in 1 das angetriebene Rad zeigt, das mit einem Einsatz versehen ist;
zeigt 2 das Rad aus 1, wobei die Detaildarstellung eine Schnittansicht des Rades und der Weise zeigt, in der der hohle Radmittelkörper und ein Radgehäuse miteinander verbunden sind;
sind 3A, 3B und 3C Ansichten von Radachskonstruktionen zur Verwendung in dem Rad gemäß vorliegender Erfindung, die zweiseitig bzw. einseitig gehaltert sind; und
zeigt 4 ein Fahrrad, das als mit einem oder mehreren erfindungsgemäßen Rädern versehenes Fahrzeug vorgesehen ist.
1 zeigt ein Rad 1, das einen hohlen Mittelkörper 2 aufweist, der über Speichen 3 mit einer Radfelge 4 versehen ist, über die ein Reifen 5', beispielsweise ein schlauchloser Reifen, verläuft. In dem hohlen Mittelkörper 2 ist eine Radachse 5 vorhanden, die in bekannter Weise, wie zum Beispiel bei einem Fahrrad, angetrieben werden kann. Die noch näher zu erläuternde angetriebene Situation ist in der Detailansicht in 1 dargestellt. Es ist auch eine Situation möglich, in der die Radachse 5 nicht angetrieben wird, und diese Situation ist in der Hauptansicht in 1 gezeigt. In beiden Fällen kann das Rad 1 ein Vorderrad oder ein Hinterrad eines so genannten Mobilitätsprodukts sein. Das Rad enthält ein Lager 6-1, das hier als das Kupplungselement 6 bezeichnet wird. Das Lager 6-1 umgibt die Radachse 5 und ist mit dem Hauptkörper 2 über ein Gehäuse 7 drehbar verbunden. Das Gehäuse 7 hat eine axiale Öffnung 8, in der das Lager 6-1 in seiner Position befestigt oder eingespannt ist. Das Lager 6-1 kann von der Öffnung 8 gelöst werden. Das Gehäuse 7 ist mit Gewindebohrungen 10 versehen, in die Schrauben 11 eingeschraubt werden können, welche Schrauben ferner durch in einem flachen Teil 13 des Mittelkörpers 2 gebildete Löcher 12 verlaufen. Ferner können der äußere Umfang des Gehäuses 7 und der innere Umfang des hohlen Mittelkörpers 2 mit einer korrespondierenden Innen- und Außenverzahnung 14 bzw. 15 versehen sein, die eine richtige Zentrierung und Kraftübertragung bewerkstelligen. Die Ausführungsform in 1 zeigt ferner das Vorhandensein einer Bremse 16 in dem Gehäuse 7, beispielsweise in Form von Bremsbacken S und einer Bremsankerplatte. Die Bremse ist an der Radachse 5 in nicht drehbarer Weise fest montiert. Kühlrippen 17, deren Funktion die Vergrößerung der Oberfläche ist, sind in eine axiale äußere Oberfläche des Gehäuses 7 integriert. In der dargestellten Ausführungsform ist das Rad, das schalen- oder schüsselförmig sein kann, u.a. um das einfache Stapeln oder Ineinanderlegen zu ermöglichen, beispielsweise ein nicht angetriebenes Vorderrad eines Fahrrades, das auf einer Seite oder auf beiden Seiten in einer in 3A, 3B oder 3C gezeigten Weise gehaltert sein kann. Die schalen- oder schüsselförmige Konstruktion des Rades 1 ist ferner wichtig, um Raum zu schaffen, um so die Verwendung eines Hilfsmotors zu ermöglichen, aber auch die Verwendung von verschiedenen Typen von Bremsen, Achsen/Naben und Nabenlenkmechanismen. 4 zeigt ein Beispiel eines Fahrrades R, das unter anderem mit derartigen Rädern 1 versehen ist.
Die Detailansicht in 1 zeigt eine Radachse 5, die durch eine an sich bekannte Einrichtung (nicht gezeigt) angetrieben wird, die durch Muskelkraft oder mittels eines (Hilfs-) Motors mechanisch angetrieben wird. Die Drehbewegung der Radachse 5 wird in diesem Fall auf das Rad 1 über das Kupplungselement 6 übertragen, das in diesem Fall jedoch durch einen Einsatz (Packungsstück) 6-2 gebildet ist. Der Einsatz dreht sich zusammen mit der Radachse 5, da ein entsprechender Teil der Radachse 5 wie vorstehend erläutert mit einer Kombination von Zähnen versehen ist, beispielsweise Längsrippen 18, sowie entsprechenden Längsnuten 9. Die äußere Oberfläche des Einsatzes 6-2 ist mit derartigen Kupplungseinrichtungen 18 versehen. Die Bremse 16, die in der Detailansicht in 1 nicht gezeigt ist, kann selbstverständlich normal vorgesehen sein. Wenn die Radachse 5 angetrieben ist, sind die Halterung und die Aufhängung der Radachse beispielsweise wie in 3B und 3C gezeigt. Da die Radachse 5 zusätzlich zu den Lagerkräften auch in der Lage sein muss, ein Moment aufzunehmen, wird bei Verwendung einer einseitigen Aufhängung vorzugsweise einen zweireihiges Schrägwälzlager 6-1 verwendet, wie in der Detailschnittansicht in 2 gezeigt.
Wie vorstehend erläutert ist das Kupplungselement 6, bei dem es sich um ein Lager 6-1 oder einen Einsatz 6-2 handeln kann, in Abhängigkeit von der Tatsache austauschbar, ob die Radachse 5 eine angetriebene Achse ist oder nicht.
Um eine einfache Montage und Demontage zu ermöglichen und eine möglichst geringe Anzahl von einzelnen Teilen zu verwenden, können der Mittelkörper 2, das Kupplungselement 6, das heißt das Achslager 6-1 oder der Einsatz 6-2, das Gehäuse 7 und gegebenenfalls die Bremse 16 jeweils voneinander gelöst und ausgetauscht werden.
Eine bevorzugte Vorgehensweise zur Herstellung des Rades, das in einem Stück hergestellt werden soll, ist das bekannte Thixo-Formungsverfahren.
ZUSAMMENFASSUNG
Offenbart ist ein Rad (1), das einen hohlen Mittelkörper (2) aufweist, in welchem ein Kupplungselement (6) zum Kuppeln an eine Radachse (5) und an den Mittelkörper (2) vorhanden ist. Das Kupplungselement (6) ist ein Kupplungselement, das in Abhängigkeit von der Tatsache austauschbar ist, ob die Radachse (5) eine angetriebene Achse ist oder nicht. In dem Fall eines über die Radachse (5) angetriebenen Rades weist das Rad (1) einen Einsatz (6-2) als Kupplungselement auf. In dem Fall eines nicht über die Radachse (5) angetriebenen Rades weist das Rad ein Achslager (6-1) als Kupplungselement auf. Ein und dasselbe Rad kann in einem Fahrzeug als angetriebenes Rad, aber auch als nicht-angetriebenes Rad verwendet werden, was durch Austauschen des Kupplungselementes (6) erreicht wird. Ferner kann das Rad als Vorderrad, aber auch als Hinterrad, verwendet werden.

Claims

Rad, enthaltend einen hohlen Mittelkörper, in dem ein Kupplungselement zum Kuppeln an eine Radachse und an den Mittelkörper vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement ein Kupplungselement ist, das in Abhängigkeit von der Tatsache austauschbar ist, ob die Radachse eine angetriebene Achse ist oder nicht.
Rad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad in dem Fall eines über die Radachse angetriebenen Rades einen Einsatz als Kupplungselement aufweist.
Rad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad im Fall eines nicht über die Radachse angetriebenen Rades ein Achslager als Kupplungselement aufweist.
Rad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelkörper mit einer internen Kupplungseinrichtung versehen ist, um eine drehbare oder starre Kupplung mit der Radachse vorzusehen.
Rad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad ein Gehäuse aufweist, das in nicht drehbarer Weise durch eine erste Kupplungseinrichtung an den Mittelkörper gekuppelt ist, und dass das Kupplungselement durch eine zweite Kupplungseinrichtung an das Gehäuse gekuppelt ist.
Rad nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung Zähne hat.
Rad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad mit einer Bremse versehen ist.
Rad nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse in dem Gehäuse vorhanden ist.
Rad nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse eine Trommelbremse ist.
Rad nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelkörper, das Kupplungselement, d.h. das Achslager oder der Einsatz, das Gehäuse und gegebenenfalls die Bremse voneinander lösbar und als austauschbare Bauteile konstruiert sind.
Rad nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad ein Fahrzeugrad ist, das angetrieben oder nicht angetrieben sein kann.
Rad nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Achslager ein zweireihiges Schrägwälzlager ist.
Rad nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad schalenförmig ist.
Rad nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad mittels eines Thixo-Formungsprozesses hergestellt wurde.
Fahrzeug, enthaltend ein Rad nach einem der Ansprüche 1 bis 14, welches Rad einen hohlen Mittelkörper enthält, in dem ein Kupplungselement zum Kuppeln an eine Radachse und an den Mittelkörper vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement ein Kupplungselement ist, das in Abhängigkeit von der Tatsache austauschbar ist, ob die Radachse eine angetriebene Achse ist oder nicht.
Verfahren zum Antreiben eines Rades, enthaltend ein Rad nach einem der Ansprüche 1 bis 14, welches über ein Kupplungselement an eine Radachse gekuppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Radachse über das Kupplungselement an den Mittelkörper gekuppelt ist, wobei das Kupplungselement ein Kupplungselement ist, das in Abhängigkeit von der Tatsache austauschbar ist, ob die Radachse eine angetriebene Achse ist oder nicht.